劉博書(shū) 李艦

摘 要：為了可以替代和補(bǔ)充石油的不足，我國(guó)對(duì)于新型能源開(kāi)發(fā)和利用也采取了極為重視的態(tài)度，尤其是對(duì)于生物質(zhì)的開(kāi)發(fā)，利用相關(guān)的技術(shù)來(lái)使用天然氣成為了這個(gè)理念當(dāng)中最為重要的技術(shù)之一，而其中最為關(guān)鍵的技術(shù)就是脫硫凈化。為此本文通過(guò)對(duì)氧化鋅制備、氧化鋅脫硫劑制備等不同的方面來(lái)對(duì)于氧化鋅脫硫的研究進(jìn)展進(jìn)行論述，希望對(duì)相關(guān)人員有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：氧化鋅;脫硫劑;制備

1 脫硫劑前體氧化鋅的制備

1.1 氧化鋅制備

在氧化鋅脫硫劑的制作當(dāng)中，其氧化鋅是最為主要的一種成分，而在制備過(guò)程當(dāng)中所采用的大部分的手段都是煅燒或者是干燥的方式。然而在鋅鹽當(dāng)中有一定的氫氧化鋅、硫酸鋅等等物質(zhì)，在制備的過(guò)程當(dāng)中大概有酸法、堿法、鋅鹽化合物沉淀法等不同的三大類。在使用酸法的時(shí)候，是具體對(duì)于含鋅物進(jìn)行浸出，然后采取沉淀，而酸法在使用時(shí)會(huì)導(dǎo)致一些雜質(zhì)進(jìn)入溶液，從而對(duì)于生產(chǎn)成本有所增加。在使用堿法的時(shí)候，是通過(guò)氨絡(luò)合物來(lái)進(jìn)行制作，用氨水來(lái)浸出鋅物料當(dāng)中的鋅，這樣就可以形成一定量的絡(luò)合物。但是在制作過(guò)程當(dāng)中，原料當(dāng)中的一些雜質(zhì)也會(huì)因此來(lái)混入溶液，并不容易將其剔除。使用鋅鹽沉淀法是通過(guò)含鋅化合物當(dāng)中與其他鹽類進(jìn)行反應(yīng)，從而形成鋅鹽沉淀物，并且在進(jìn)一步的干燥當(dāng)中得到氧化鋅這種方法。其又可以進(jìn)行具體的分類為直接沉淀法和共沉淀法等等。在直接沉淀法中，是使溶液當(dāng)中的某一金屬陽(yáng)離子充分地發(fā)生反應(yīng)，從而形成沉淀。這種制備過(guò)程當(dāng)中含有兩鐘或者以上的金屬元素，是一種極為重要的方法。而這方法通常會(huì)運(yùn)用到微米級(jí)的數(shù)量當(dāng)中，對(duì)于不同的操作所得到的氧化鋅活性也不盡相同。而在采取共沉淀法制備的時(shí)候，主體是為了得到平均粒徑為1mm的顆粒脫硫劑，并且在斷燒時(shí)對(duì)于硫容也有一定的影響，溫度最好達(dá)到450℃。

1.2 納米氧化鋅鋅基的制備

在傳統(tǒng)的方案當(dāng)中，對(duì)于脫硫劑當(dāng)中存在的一些鋅劑粒子并不能進(jìn)行進(jìn)一步的分散，也就無(wú)法對(duì)其進(jìn)行研磨，因此在其混合的過(guò)程當(dāng)中，很容易出現(xiàn)聚集在一起的情況，這樣就使得脫硫劑并不能發(fā)揮其本身的能力。因此在研究的過(guò)程當(dāng)中，納米氧化鋅成為了當(dāng)下研究的重點(diǎn)，根據(jù)人們的研究程度，其鋅和晶格氧的比值大概為2.5。因此在其表面會(huì)缺失大量的氧原子，這樣就會(huì)存住一些空位。而這些氧正是氧化性最為重要的活性位點(diǎn)，它在空氣當(dāng)中可以與水結(jié)合，形成一定的羥基。近些年來(lái)，對(duì)于納米氧化鋅制備的方法也逐漸的細(xì)化，其中最為常見(jiàn)的有一步法和兩步法。

一步法當(dāng)中也具體分為幾個(gè)不同的方法：第一，水熱法。水熱法是通過(guò)在密封的容器當(dāng)中通過(guò)水注入溶劑而使得發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)溫度一般在于水的沸點(diǎn)和臨界點(diǎn)之間，通常使用的是130℃-250℃之間。因此其最大的優(yōu)點(diǎn)是不需要較為高熱的溫度就可以獲得結(jié)晶粉末，從而對(duì)于其過(guò)程當(dāng)中的研磨可能存在的雜質(zhì)進(jìn)行有效的避免。在制備的過(guò)程當(dāng)中，還包括對(duì)于金屬氧化物在內(nèi)的許多粉末，其范圍通常為0.1微米，甚至可以達(dá)到納米的程度，具有純度高、結(jié)晶好等等效果;第二，激光法。通過(guò)利用在反應(yīng)分子當(dāng)中的特定波長(zhǎng)激光術(shù)來(lái)吸收其能量，這樣就可以使分子通過(guò)激光來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步的分解，從而誘導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)。一般會(huì)采取惰性氣體為載體，鋅鹽為原料，通過(guò)激光器來(lái)加熱進(jìn)行轉(zhuǎn)化。在用這種方法能量轉(zhuǎn)化率相對(duì)較高，不易團(tuán)聚，因此可以對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)的控制。但是在制作時(shí)所投入的成本較高，產(chǎn)出較低，很難實(shí)現(xiàn)規(guī)?；纳a(chǎn);第三，機(jī)械粉碎法。通過(guò)粉碎機(jī)對(duì)于原料進(jìn)行直接的研磨，使其成超細(xì)粉。這種方法在制備的時(shí)候使用設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，而且速度很快，操作便捷，又容易掌握。但是其缺點(diǎn)是反應(yīng)的過(guò)程當(dāng)中很難進(jìn)行充分反應(yīng)，而且研磨對(duì)于機(jī)器來(lái)講會(huì)產(chǎn)生很大的腐蝕性。

兩步法具體指的是先通過(guò)某種方法來(lái)得到納米氧化鋅的前體，之后再對(duì)前體通過(guò)不同手段得到最終的產(chǎn)物。其主要方法有溶膠凝膠法，通過(guò)金屬純鹽為原料來(lái)對(duì)其進(jìn)行水解，這樣才可以使溶液經(jīng)溶膠再進(jìn)行干燥，并且制得脫硫劑，最終斷裂成粉體。這種方法所產(chǎn)出的產(chǎn)品顆粒小、精度高，容易進(jìn)行控制。其活性十分的高，精度很高，即便是用電鏡進(jìn)行掃描，也可以看出其顆粒分布均勻。在操作的時(shí)候溫度較低，然而在制作時(shí)所需要的成本較高，并不容易制作出質(zhì)量較為高的凝膠。

2 氧化鋅脫硫劑的制備

2.1 制備方法

在對(duì)于氧化鋅脫硫劑進(jìn)行制備的時(shí)候，所采用的方法一般有干混法、沉淀法、溶膠凝膠法。干混法是一種最為傳統(tǒng)的方法，通過(guò)對(duì)于氧化鋅粉末以及其他一些助劑結(jié)合，參入適量的水進(jìn)行攪拌、研磨，最終通過(guò)機(jī)器來(lái)進(jìn)行破碎或者是振動(dòng)，這樣就可以使這些混合物進(jìn)行充分的混合。之后通過(guò)壓片機(jī)等機(jī)器將其擠成一定的形狀，然后在烘箱里面進(jìn)行干燥，最終得到產(chǎn)品。這種方法在制造的過(guò)程當(dāng)中比較簡(jiǎn)便，而且生產(chǎn)的量大，費(fèi)用較低，但是缺點(diǎn)也很明顯。那就是這種脫硫劑不容易使得脫硫劑的組分高度分散，這樣其活性和穩(wěn)定性都沒(méi)有其他方法使用的更加良好。目前這種方法已經(jīng)直接被均勻沉淀法和溶膠凝膠法替代。均勻沉淀法使用的過(guò)程當(dāng)中與直接沉淀法不同，它不通過(guò)對(duì)于沉淀物進(jìn)行反應(yīng)，而是將沉淀物先泡在一些不飽和的溶液當(dāng)中，使其均勻地進(jìn)行分散。而在采取溶膠凝膠法的時(shí)候，只是通過(guò)利用膠體的高度分散性使其成為納米級(jí)的微粒，這樣從而產(chǎn)生脫硫劑。目前，這些方法還在一定的研究階段，不過(guò)在未來(lái)應(yīng)用當(dāng)中，對(duì)于精細(xì)脫硫劑的制備有著相當(dāng)大的作用。

2.2 脫硫劑中的助劑

在脫硫的過(guò)程當(dāng)中，會(huì)受到很多因素的影響，因此為了可以使一些不利影響降到最低，就必須摻入不同的物質(zhì)，這樣才可以適應(yīng)不同的環(huán)境。為了可以使這個(gè)復(fù)雜的過(guò)程更加的有效，所使用的助劑一般分為造孔劑、黏結(jié)劑以及助活性劑等等。造孔劑一般會(huì)使用到石墨、纖維素等等，通過(guò)適量的加入，可以使脫硫劑的表面積進(jìn)行不斷的增加，并且使氧化鋅有著較好的脫硫性能。在這種情況下，氧化鋅可以有較大的孔徑，在脫硫的時(shí)候使其不斷的分解，使孔徑增大，最終是能夠讓它充分的接觸。而黏結(jié)劑的添加，可以使脫硫劑的抗粉化性不斷的提升，并且對(duì)于整體的組織也有更好的效果，對(duì)于脫硫劑的容量也有比較大的影響。助活性劑對(duì)脫硫劑的強(qiáng)度有著很大的影響，因此對(duì)于其化學(xué)性質(zhì)和活性成分的研究有著十分重要的意義。通過(guò)研究可以在中溫程度下，使得脫硫劑達(dá)到良好的脫硫效果，但在低溫下效果不明顯。

2.3 溫度及氣氛效應(yīng)對(duì)脫硫劑的影響

脫硫劑在制備以及使用的過(guò)程當(dāng)中，有很多因素會(huì)影響到其性能的發(fā)揮，其中最為重要的就是在使用的時(shí)候所面臨的溫度以及氣氛。在使用氧化鋅來(lái)脫除硫化氫的時(shí)候，兩者直接進(jìn)行反應(yīng)就會(huì)制成硫化鋅，在溫度過(guò)高的情況下容易被還原成單質(zhì)鋅而蒸發(fā)，影響脫硫效果嗎。當(dāng)溫度處于550℃-650℃的時(shí)候，對(duì)于濃度、溫度以及反應(yīng)都會(huì)有著相當(dāng)大的物理性質(zhì)影響。并且反應(yīng)活性也會(huì)隨著溫度的升高而在不斷的提升。而當(dāng)處于中溫范圍，也就是300℃-400℃的時(shí)候，原料氣中的羰基硫脫除就需要進(jìn)行重視，因?yàn)樵谶@個(gè)范圍內(nèi)這種物質(zhì)的生成值很大，對(duì)脫硫效果有一定的影響，不如只去除硫化氫的效果好。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于氧化鋅脫硫劑的研究，必須從其制備的方法、助劑等等不同的方面進(jìn)行配比，這樣才可以充分的考慮到各個(gè)因素對(duì)于它的影響，從而開(kāi)發(fā)出適合不同條件的氧化鋅脫硫劑。也只有這樣，才可以使脫硫劑的制備過(guò)程能夠得到有效的控制，為新能源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)提供基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱軍利，張林生，盛明澤，王曉東.鋅基合成氣深度精脫硫劑開(kāi)發(fā)及性能分析[J].工業(yè)催化，2020，28（08）：56-60.

[2]彭奔，楊雷，彭曉虎，邱樹(shù)梁，鐘武，蔣波，廖怡安.氧化鋅脫硫劑研究進(jìn)展[J].廣東化工，2020，47（06）：139-140+146.

[3]趙穎睿.氧化鋅常溫脫硫過(guò)程中水的作用機(jī)理及碳摻雜氧化鋅脫硫劑的構(gòu)建[D].太原：太原理工大學(xué)，2019.

[4]王天元，王澤，金建濤，夏大寒，張先茂，王國(guó)興.氧化鋅脫硫劑的再生方法研究進(jìn)展[J].廣州化工，2017，45（24）：43-44.